Номиналды қуат және стандартты сынақ шарттары (STC)
Фотовольтаикалық модульдің өнімділігі әдетте IEC 60904-1 стандартымен анықталған Стандартты сынақ шарттары (STC) бойынша өлшенеді:
- Сәулеленуі 1000 Вт/м² (оңтайлы күн сәулесі)
- Модуль температурасы 25°C
- Стандартталған жарық спектрі (IEC 60904-3)
Екі жақтан жарық түсіретін екі жақты модульдер жердегі шағылысу (альбедо) арқылы өндірісті жақсарта алады. PVGIS бұл модульдерді әлі модельдемейді, бірақ бір тәсіл ретінде анықталған BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance) пайдалану болып табылады: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), мұндағы φ - екі жақтылық коэффициенті.
Бифасиалды модульдердің шектеулері: Модульдің артқы жағы кедергі болатын ғимаратпен біріктірілген қондырғылар үшін жарамсыз. Бағытқа байланысты айнымалы өнімділік (мысалы, шығыс-батысқа қарайтын солтүстік-оңтүстік осі).
PV модульдерінің нақты қуатын бағалау
PV панельдерінің нақты жұмыс шарттары стандартты (STC) жағдайлардан ерекшеленеді, бұл шығыс қуатына әсер етеді. PVGIS.COM осы айнымалыларды қосу үшін бірнеше түзетулерді қолданады.
1. Жарықтың шағылысу және түсу бұрышы
Жарық PV модуліне түскенде, оның бір бөлігі электр энергиясына айналмай шағылысады. Түсу бұрышы неғұрлым өткір болса, жоғалту соғұрлым көп болады.
- Өндіріске әсері: Орташа алғанда, бұл әсер күн сәулесін бақылау жүйелері үшін азайтылған 2-4% жоғалтуды тудырады.
2. Күн спектрінің PV тиімділігіне әсері
Күн панельдері PV технологиясы бойынша өзгеретін жарық спектрінің белгілі бір толқын ұзындығына сезімтал:
- Кристалды кремний (c-Si): инфрақызыл және көрінетін жарыққа сезімтал
- CdTe, CIGS, a-Si: әртүрлі сезімталдық, инфрақызылдағы реакциясы төмендетілген
Спектрге әсер ететін факторлар: Таңертеңгі және кешкі жарық қызылырақ болады.
Бұлтты күндер көгілдір жарықтың үлесін арттырады. Спектрлік әсер PV қуатына тікелей әсер етеді. PVGIS.COM осы вариацияларды реттеу үшін спутниктік деректерді пайдаланады және бұл түзетулерді өз есептеулеріне біріктіреді.
PV қуатының сәулелену мен температураға тәуелділігі
Температура және тиімділік
PV панельдерінің тиімділігі технологияға байланысты модуль температурасымен төмендейді:
Жоғары сәулелену кезінде (>1000 Вт/м²), модуль температурасы артады: тиімділік жоғалуы
Төмен сәулелену кезінде (<400 Вт/м²), тиімділік PV ұяшығының түріне қарай өзгереді
Модельдеу PVGIS.COM
PVGIS.COM математикалық модельді пайдалана отырып, сәулелену (G) және модуль температурасына (Tm) негізделген PV қуатын реттейді (Huld және т.б., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Әрбір PV технологиясына тән коэффициенттер (c-Si, CdTe, CIGS) тәжірибелік өлшемдерден алынған және PVGIS.COM симуляциялар.
PV модульдерінің температурасын модельдеу
- Модуль температурасына әсер ететін факторлар (Тм)
- Қоршаған ортаның температурасы (Ta)
- Күн сәулеленуі (G)
- Желдету (Вт) – Қатты жел модульді салқындатады
-
Температура үлгісі PVGIS (Файман, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
U0 және U1 коэффициенттері орнату түріне байланысты өзгереді:
| PV технологиясы | Орнату | U0 (Вт/°C-м²) | U1 (Втс/°C-м³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Еркін | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Еркін | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Дербес | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Жүйенің жоғалуы және PV модульдерінің ескіруі
Барлық алдыңғы есептеулер модуль деңгейінде қуатты қамтамасыз етеді, бірақ басқа шығындарды ескеру қажет:
- Түрлендіру шығындары (инвертор)
- Электр сымдарының жоғалуы
- Модульдер арасындағы қуат айырмашылығы
- PV панельдерінің ескіруі
Jordan & Kurtz (2013) зерттеуіне сәйкес, PV панельдері жылына орта есеппен 0,5% қуат жоғалтады. 20 жылдан кейін олардың қуаты бастапқы құнының 90% дейін төмендейді.
- PVGIS.COM жүйенің тозуын есепке алу үшін бірінші жылы жүйенің бастапқы шығынын 3%, содан кейін жылына 0,5% енгізуді ұсынады.
Қарастырылмаған басқа факторлар PVGIS
Кейбір әсерлер PV өндірісіне әсер етеді, бірақ оған кірмейді PVGIS:
- Панельдердегі қар: Өндірісті күрт төмендетеді. Қар жауу жиілігі мен ұзақтығына байланысты.
- Шаң мен кірдің жиналуы: Тазалау мен жауын-шашынға байланысты PV қуатын азайтады.
- Жартылай көлеңкелеу: Модуль көлеңкеленген болса, күшті әсер етеді. Бұл әсерді PV орнату кезінде басқару керек.
Қорытынды
Фотоэлектрлік модельдеу және спутниктік деректердегі жетістіктердің арқасында, PVGIS.COM экологиялық және технологиялық әсерлерді ескере отырып, PV модульдерінің шығыс қуатын дәл бағалауға мүмкіндік береді.
Неге пайдалану PVGIS.COM?
Сәулеленуді және модуль температурасын кеңейтілген модельдеу
Климаттық және спектрлік мәліметтерге негізделген түзетулер
Жүйенің жоғалуын және панельдердің ескіруін сенімді бағалау
Әр аймақ үшін күн энергиясын өндіруді оңтайландыру